丁香罗勒油(Oleum ocimi gratissimi)通过抑制浮游生长和生物膜形成成为鱼类腐败菌的新型天然防腐剂

为解决鱼类冷藏过程中腐败菌污染和生物膜形成导致的食品损失问题，研究人员开展了丁香罗勒油(OG)对嗜水气单胞菌(A. sobria)、假单胞菌(P. versuta)和腐败希瓦氏菌(S. putrefaciens)的抗菌机制研究。结果表明OG能破坏细胞膜结构、抑制ATP酶活性、减少胞外多糖/蛋白分泌，双重抑制细菌生长和生物膜形成，为延长鱼类货架期提供天然解决方案。

　　

全球每年近40%的肉类产品在供应链中损失，富含蛋白质和高水分的冷藏鱼类尤其容易因特定腐败菌(SSO)滋生而变质。假单胞菌(Pseudomonas)、希瓦氏菌(Shewanella)和气单胞菌(Aeromonas)等腐败菌不仅导致鱼肉质地软化、变色和异味，还会加速鲜味成分如肌苷酸的降解。更棘手的是，这些细菌通过分泌胞外聚合物(EPS)形成生物膜，产生抵御环境压力的保护屏障，进一步加速食品腐败。虽然化学防腐剂能有效控制微生物，但消费者对天然替代品的需求日益增长。

中国农业大学食品科学与营养工程学院的研究人员将目光投向了具有广谱抗菌活性的丁香罗勒油(Oleum ocimi gratissimi, OG)。前期研究发现0.5-1% OG可延长鲷鱼片货架期2-4天，但其对鱼类腐败菌的具体抑制机制尚不明确。为此，团队在《Food Chemistry: X》发表研究，系统揭示了OG通过破坏细胞膜完整性、干扰能量代谢和抑制生物膜形成三重机制对抗腐败菌的作用机理。

研究采用微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)，结合傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析细胞组分变化，通过ATP检测试剂盒和ATP酶活性测定评估能量代谢干扰，并运用扫描电镜(SEM)观察细胞形态改变。针对生物膜研究，采用结晶紫染色法定量生物膜形成，MTT法检测代谢活性，同时提取分析胞外多糖、蛋白质和DNA等生物膜基质成分。

3.1 抗菌活性
通过13种精油筛选发现，OG对P. versuta和S. putrefaciens的抑菌圈直径分别达11.80 mm和35.57 mm，显著优于其他精油。GC-MS分析显示OG主要含丁香酚(76.78%)、β-石竹烯(14.83%)和α-葎草烯(3.21%)。定量实验测得OG对A. sobria、P. versuta和S. putrefaciens的MIC分别为0.375、2和0.75 mg/mL，MBC均为3-4 mg/mL。生长曲线显示MIC浓度OG可完全抑制细菌生长，1/2 MIC使菌体生长量下降44-53%。

3.2 细胞破坏机制
FT-IR谱图显示OG处理后，三种细菌在2960 cm^-1(膜脂肪酸)、1650 cm^-1(酰胺I带)和1080 cm^-1(核酸)的特征峰显著减弱，表明细胞膜脂质、结构蛋白和核酸均受损。能量代谢检测发现OG使P. versuta和S. putrefaciens胞内ATP分别减少4.1和1.6倍，同时Na⁺K⁺-ATPase和Ca²⁺Mg²⁺-ATPase活性显著降低。SEM图像直观显示OG处理后的细菌出现膜孔洞、结构塌陷等损伤，其中A. sobria呈现特征性扁平化形态。

3.3 生物膜抑制
结晶紫染色证实OG使三种细菌的生物膜OD₅₉₅值从0.40-0.44降至0.07-0.08。MTT实验显示生物膜代谢活性下降73.6-91.8%，胞外多糖和蛋白分泌量减少2.14-4.38倍。电镜观察发现对照组生物膜呈现典型堆叠结构，而OG处理组几乎无完整生物膜形成，其中P. versuta的网状基质结构完全消失。

该研究首次系统阐明了OG通过破坏细胞膜完整性、引起ATP泄漏、抑制能量代谢酶活性和干扰生物膜基质合成的协同作用机制。相较于传统化学防腐剂，这种源自丁香罗勒的天然精油不仅能有效抑制鱼类主要腐败菌的浮游生长，还能阻断其生物膜形成的关键通路，为开发"绿色"水产品保鲜技术提供了理论依据和实践指导。特别值得注意的是，OG对腐败菌生物膜基质成分的选择性抑制——显著降低胞外多糖和蛋白而较少影响DNA，这为针对性设计抗生物膜制剂提供了新思路。未来研究可进一步探索OG在复杂微生物群落中的相互作用及其在实际食品体系中的保鲜效果优化。